人體必需的磷礦將比石油更早枯竭，怎么辦？

磷礦資本面對枯竭

幾天前，一個由40位國際磷專家構成的研究小組在美國化學會旗下《情況科學與手藝》頒發文章稱：“我們的星球將很快耗盡已知的磷資本，以今朝的需求增加趨向計較，最多再有400年，全球所有可供開采的磷酸鹽礦石儲量將被耗損殆盡”，對于這個迫在眉睫的挑戰，幾乎沒有人會商它，更多的人渾然不知，也就談不上提出可行的應對方案了。

一座正在開采的磷礦

磷為什么主要？

一個當作年人的平均磷含量約為0.7千克。

磷是地球上所有植物和動物（包羅我們人類）身體所必需的礦物質，每個活的植物和動物細胞都需要磷（P）。磷酸鹽（含有磷酸根離子的化合物）是DNA、RNA、ATP和磷脂的構成部門。磷酸鹽在生物中的感化本家兒要包羅：

磷酸鹽付與DNA（脫氧核糖核酸）以外形，這是每個活細胞中包含的遺傳信息的藍圖。糖磷酸形當作每個DNA分子的本家兒鏈螺旋布局。
磷酸鹽在為生物細胞里的生化反映供給能量的體例中起著至關主要的感化。化合物三磷酸腺苷（ATP）存儲能量，這些能量是生物從食物（以及植物的陽光）中獲取，并在需要細胞勾當時釋放。在以高能磷酸鍵形式釋放能量后，ATP釀成低能二磷酸腺苷（ADP）或同樣低能的單磷酸腺苷（AMP）分子。經由過程在活細胞中經由過程各類機制添加磷酸鹽，這些物質將彌補至更高能量的ATP（或ADP）狀況。
在生物學中，標的目的細胞中的卵白質中添加磷酸鹽或從中去除磷酸鹽在調節代謝過程中都至關主要。它們別離稱為磷酸化和去磷酸化，是在生命系統中存儲和釋放能量的主要體例。
某些磷酸鹽在動物細胞中可起到緩沖劑的感化。
卵磷脂（高能磷酸鹽）凡是是肌肉組織中的高能儲藏化合物。
磷酸鹽促進骨骼和牙齒的形當作和強化，這些布局由羥磷灰石形式的結晶磷酸鈣形當作。

磷在DNA布局片段中的位置

植物從泥土中獲取磷酸鹽，以及氮、鉀和其他需要繁衍生息的養分；人類從所吃的食物中獲取磷酸鹽。下面是一些常見食物的磷（這里指的現實是磷酸鹽）含量（mg/100g）：

牛奶，93

瘦牛肉，204

土豆，56

西蘭花，72

小麥粉，101

切達干酪，524

由此可見，在我們所吃的食物中，無論是植物、肉類仍是奶或奶成品都都含有豐碩的磷酸鹽。它在我們的肌體中也不處不在，甚至包羅我們排出的尿液中也包含有必然量的磷，它是由我們人體新陳代謝所排出的產品。因為尿液中含有豐碩的氮（約10%，在蒸發后的固形物中的比例，下同）、鉀（2~3%）和磷（1%），是以它稀釋后是很好的肥料。

各類奶酪和面包中都含有豐碩的磷

磷從哪里來？

科學家們認為，磷與其它很多重元素一樣，都產自于超新星爆炸，壯大的溫度和壓力剎時將輕的原子核壓在一路，形當作了磷和其它重元素。2013年，天文學家在仙后座A中檢測到磷的光譜，這證實了磷是超新星核合當作的副產品。

磷元素在太陽系中的含量并不少，它比很多我們已知的其它元素都要豐碩。

在我們地球概況，每1千克地殼物質中就有1克磷。這個比例并不算低，但我們卻根基見不到天然狀況下存在的游離磷，這種元素十分活躍，它根基上以最大的氧化態存在于磷酸鹽礦物中。

磷單質有幾種同素異形體，最常見的兩種同素異形體是白磷和紅磷，此中白磷最不不變、最活躍、最易揮發、最不濃密且最具毒性，有些人將它制當作具有極強粉碎力的燃燒彈，這種燃燒彈在伊拉克戰爭中造當作很多布衣燒傷致死。

1966年，美軍機在越戰中拋擲白磷彈

說起磷，更多人想到的是鬼火。據說這種現象會呈現在炎天的郊外墳場以及地勢低洼的處所，是以又被稱為“磷火”。這是由腐臭生物體披發出的磷化氫（膦）遇空氣，與空氣中的氧發生反映而發生的光，當人從四周走過時，因為空氣的擾動，這種火光會跟著人跑。

“鬼火”

膦曾一度被認為是磷的氣態形式，后來被證實它是磷與氫的化合物。它是一種無色、易燃、有毒的氣體，可能是有機物中的磷酸鹽經由過程部門還原和歧化來還原腐臭的成果，是以它可能對全球磷生化輪回周期有主要進獻。

磷礦是若何生當作的？

磷在地殼中普遍分布，但最初卻并不以磷礦的形式呈現，在早期的地球，磷的化合物是離散分布的，今天可供我們開采的絕大大都磷礦都來自于古生物體數萬萬年的進獻。

植物從泥土中獲取磷酸鹽、藻類生物從湖泊或海洋中獲取磷酸鹽，動物以植物和藻類為食，將磷酸鹽轉化為身體的一部門。當動植物滅亡后，它們體內的一部門磷酸鹽被其它生物體接收，另一部門則沉積下來。大量的證據表白，宿世界上各本家兒要的磷礦礦藏都是數萬萬年間生物體殘骸在原始海洋中的沉積產品。當海水中的前提導致消融在此中的磷固化時，也可能會形當作一些磷酸鹽，這一過程被科學家稱為沉淀。這些沉積物分布在海床的各個層中，富含磷酸鹽的沉積物大多是由海水中糊口在海洋中的生物的骨骼和廢料形當作的。

一塊磷礦礦石

磷酸鹽礦藏來自古老生物在海底的沉積，它們又是若何來到陸地上的？這得益于地殼的板塊活動、造山勾當和火山噴發。在數萬萬年甚至上億年的時候里，地殼板塊分分合合，或破裂裂解或彼此擠壓，以些曾經的海底抬升釀成陸地甚至高山，另一些陸地消逝在水中。于是那些曾經在海洋淺水區的磷酸鹽沉積物釀成了今天儲量數十億噸的磷礦。

還有一些磷礦來自于動物的分泌物，好比鳥類和蝙蝠。有些海鳥數萬萬年來聚居于海洋中的某些島嶼上，它們捕食蟲豸和魚類，并將分泌物播撒在小島上。鳥糞中的磷酸鹽被雨水消融沖刷到巖石與珊瑚礁的孔隙里，顛末千百萬年的累積，便形當作了鳥糞磷礦。

鳥島上密集的“原居民”

今天，鳥糞磷礦根基上已經被開采殆盡了。19宿世紀初，歐洲農業快速成長，海說神聊美洲也在快速擴張的同時鼎力成長農業，人們發現鳥糞是一種極好的肥料，于是大不列顛在各大洋占領島嶼，開采那邊的鳥糞。對鳥糞的需求導致美國于1856年專門出臺了《鳥糞群島法》，它劃定美國公平易近只要在“無人認領的島嶼上”發現了鳥糞，就可以據有它。

承平洋中部的瑙魯曾經就是這樣一個鳥糞島，數百年來殖平易近者在那邊大舉挖掘，到1968年它離開殖平易近統治時已經剩不下什么了。不加節制的開采使這個小島中心80%的地盤完全不適合保存，瑙魯人從暴富跌落深淵，過著舉奪由人的乞討糊口。

今天的瑙魯人依然從石頭縫里一點點地摳磷礦

磷礦危機

從磷礦的生當作過程我們可以看出，磷礦與煤礦和石油一樣，它是不成再生的資本。或者說，磷礦的當作礦時候極其漫長，它的發生遠遠趕不上我們耗損的速度。

全球的磷礦資本分布不均，這是因為磷礦的沉積情況相對嚴苛造當作的。據估算，2017年全球可經濟開采的磷礦石儲量為680億噸，儲量最豐碩的地域是摩洛哥，它占有總儲量的一半以上，排名第二的僅占不到5%。

磷礦全球貿易儲量分布比例

2016年宿世界采礦產量為2.61億噸，假設開采量和新探明儲量增加都為零，那么今天的磷礦儲蓄將只能持續260年，這就是所謂的“磷危機”。即便如斯，宿世界各產磷都城沒有遏制開采的步伐，全球磷酸鹽的產量記載每一年都在刷新，2016年全球產量達到2.61億噸。

美國地質調查局統計的1900-2016年宿世界磷酸鹽巖產量

磷肥是農業出產的根本性化肥，它不成再生，而且到今朝為止還沒有可替代品呈現。跟著生齒的持續增加和糧食需求的迅猛增添，磷肥的需求僅在曩昔的50年中增加了5倍，估計到2050年需求將再翻一番。若何解決供給與需求之間的矛盾此刻已經擺在大師面前，應對危機刻不容緩。

危機應對

泥土的磷酸鹽施肥一向很主要，若是泥土缺磷，那么泛博的農業用地就會很貧瘠，莊稼長勢欠好。缺磷植物還具有延遲當作熟，開花稀少和種子質量差的特點，但這在作物發展期并不輕易被發現。

為了增添農作物產量，農人們每年都在標的目的地盤里施加大量各類化肥，現實上磷肥的供給早已當作倍地超標。這是因為泥土中原本就有磷，這些磷化合物大多是不輕易被植物接收的難溶于水的磷酸鹽，而當農人將過多的磷施加到泥土中之后，植物只能接收此中約10~15%，其它大部門都被泥土固心猿意馬，釀成難溶的化合物了。多年來頻頻進行，這種做法已經使固磷能力飽和，并增添了很多農業泥土中的有用磷程度。